Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 42
Текст из файла (страница 42)
е. наименьший коэффициент сохранения давления при сгорании о,„ ь (6 1) 1 1 ™ Тм сгм!а ( ) г= 1+6 ~,Г 1 — —" Тоз (8. 40): Зависимость относительного изменения полного давления в ка8з мере постоянного сечения без сужения на выходе — з =1, Лз — — 1 оз от относительного повышения температуры, представлена в следующей таблице: 6= — 1 15 2 4 5 8 сс Тоз Тш ссг „= 1 0 89 0,85 Ог82 0,81 0 80 0 79 сггс !а— Пример. Найти коэффициент давления камеры сс, если скорость газов перед истечением 1з = 0,5, отнссительное повышение температуры при сгорании ггз 6 = 3, коэффициент местного сопротивления ь" = 1,2, вз = 1,8, — = 1,02, )1з 6= 1,05.
255. Коэффициент тепловыделения определяют из формулы (8. 24) Если на выходе из камеры сужающегося сопла нет, то скорость после сгорания в цилиндрической трубе может достичь звуковой величины Если 5з=54„,,то Лз=1. Это — наибольшее возможное значение приведенной скорости потока в камере постоянного сечения. 84 Скорость на входе в камеру без сужения на выходе, т. е, при 4 =1 не может быть больше предельного значения, соответствующего Лз — — 1: Л, „=)01 $ГΠ— )гг)тбзΠ— 1.
(8.39) Определяем функции 6 и Л: — = ~ 7 — — 1,02 = 1, 03, тз лз+ ! тсз — ° ! 42 3 йз Аз+1 Лз Р 1,32,4 ' 1 Л 1,051,03 -/ 1 Л т В ~Лз+ ) = у~ 3 ~05+ ) =2343. 66 Л=— 2 Приведенная скорость за стабилизатором Лг = Л тГЛз 1 = 2,343 — у' 2,343Я вЂ” 1 = 2,343 — 2,120 = 0,223. Найденную величину Л необходимо проверить подстановкой в исходное уравнение (8.31). Коэффициент давления цри сгорании 0,223з)з,з х (Лз) о (Лз) 4,70,223 ( 6 / л(Лз) Ч(Лз) 2,5 05 г 05з з,зз 76 ) Приведенную скорость на входе в камеру находим, решив графически уравнение расхода: д (Л',)=0,22.
1 — — Лз 1 2 Отсюда Лз=0,2!6; аи — — 0,965. Полный коэффициент давления камеры ах = еиесг = 0 965'0 923 = 0 890. й 9. РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС В СТАБИЛИЗАТОРНОЙ КАМЕРЕ СГОРАНИЯ В стабилизаторной камере сгорания происходят процессы распыла, испарения и сгорания топлива, завершающиеся турбулентным перемешиванием продуктов сгорания со свежим воздухом (фиг. 162). Расход горючего О„в кг/сек определяется числом форсунок а, сечением сопла форсунки ое в мз, давлением топливоподачи Ьр в кг/лгз и плотностью горючего Т„в кг(лез: О„= РегзБ ')~ОТ,иР. (8.
41) Коэффициент расхода форсунки Ре зависит от геометрической характеристики А и от вязкости горючего т),. С увеличением вязкости закрутка горючего в центробежной форсунке ухудшается, толщина пелены увеличивается и коэффициент расхода Ре растет, оставаясь меньше единицы. Коэффициент расхода струйных форсунок с )эвеличением вязкости горючего убывает за счет увеличения потерь на трение.
При прочих равных условиях коэффициент расхода центробежной форсунки меньше, чем струйной. Температура горючего влияет на вязкость и плотность; с увеличением температуры горючего при Ар=сонэ! коэффициент расхода Рф убывает, пока вязкость жидкости не станет пренебрежимо малой; тогда форсунка приближается к идеальной.
Распыл горючего определяется относительной скоростью, плотностью и вязкостью воздуха; плотностью, поверхностным натяжением и вязкостью горючего. С увеличением температуры горючего распыл улучшается. Температура воздуха мало влияет на распыл. Форма факела распыла зависит от скорости истечения, мелкости распыла, плотности и вязкости воздуха, а также от положения форсунки относительно набегаюшего потока. С увеличением скорости истечения, с увеличением крупности капель, а также с уменьшением тоз роа "он т'ои 1 Е 13 Фиг. 162. Схема рабочего пропесса в стабилиааторной камере сгорания. 267 плотности воздуха факел распыла расширяется; при расположении форсунки по потоку факел несколько шире, чем при расположении форсуики против потока, хотя расширение факела происходит на несколько большей длине.
При расширении факела местная концентрация горючего в следе форсунки при прочих равных условиях убывает. При увеличении высоты полета абсолютное давление и плотность потока в камере падают и факел расширяется, так что капли могут попадать на стенки камеры. Изменение формы факела необходимо учитывать при расчете камеры, которая должна работать на разных высотах. Испаряемость горючего зависит от его летучести и температуры, от мелкости распыча, от относительной скорости капель и от темпе- ратуры воздуха. С улучшением распыла, с увеличением летучести горючего, с увеличением относительной скорости капель, температуры воздуха и особенно начальной температуры горючего испаряемость увеличивается.
Пары, образующиеся при движении капель, сносятся вдоль линий тока воздуха. Поэтому с увеличением испаренности горючего концентрация паров в следе форсунки возрастает, Основное испарение горючего происходит при больших относительных скоростях потока, т.
е. при движении капель по криволинейным участкам траектории непосредственно после вылета из форсунки и при обтекании стабилизаторов. Поэтому содержание паров горючего заметно увеличивается лишь на небольшом расстоянии от форсунки. При дальнейшем увеличении расстояния испаряемость увеличивается медленнее, чем происходит турбулентное подмешивание воздуха, сопровождающееся расширением факела, и концентрация паров горючего в следе форсунки начинает убывать.
Взаимное расположение стабилизаторов и форсунок оказывает влияние на работу камеры лишь тогда, когда расстояние между ними не больше того, на котором местная концентрация горючего перестает изменяться, т. е. пока поля концентрации не выравняются. Прн слиш. ком близком расположении стабилизатора и форсунок на стабилизаторы будет попадать узкий факел, содержащий мало паров и много жидкого горючего: условия будут неблагоприятными для воспламенения и горения. При удалении стабилизатора от форсунок ширина факела будет возрастать, испаренность горючего и концентрация паровой фазы будут увеличиваться, а концентрация жидкой фазы уменьшаться; условия для горения будут улучшаться и, наконец, станут наивыгоднейшими.
При дальнейшем увеличении расстояния между стабилизатором и форсунками ширина факела будет медленно увеличиваться за счет турбулентного перемешнвания; испарениость горючего будет медленно расти, пока не достигнет 100ч/о, содержание жидкой фазы горючего будет уменьшаться и концентрация паров будет медленно убывать, пока поля концентраций не выравняются. При заданном взаимном расположении форсунок и стабилизаторов определенной конструкции и размера состав смеси в области стабилнзаторных кромок будет определяться давлением топливоподачи, температурой и природой топлвва, скоростью, давлением и температурой воздуха. С увеличением давления топливоподачи расход горючего растет, распыл улучшается, местная концентрация сначала растет за счет увеличения относительного содержания мелких капель и улучшения испаренности. При увеличении температуры горючего расход незначительно уменьшится за счет уменьшения плотности горючего и убыли толщины пленки; распыл улучшится за счет убыли поверхностного натяжения и местная концентрация возрастет за счет улучшения испаренности, увеличения относительного содержания мелких капель и сужения факела.
По этим же причинам растет осевая концентрация горючего при замене керосина бензином. При увеличении температуры воздуха, но при постоянной температуре горючего Т,=сопз1, распыл незначительно ухудшается за счет уменьшения плотности воздуха; испаряемость горючего увеличивается за счет роста теплоподвода к каплям. Концентрация горючего в следе форсунки растет за счет роста содержания паровой фазы; условия горения улучшаются, При увеличении скорости потока распыл улучшается, факел сжимается, испарение капель увеличивается и содержание горючего в следе форсунки возрастает. В зависимости от того, что имеет преобладающее значение,— рост потока воздуха или рост потока топлива, концентрация смеси убывает или увеличивается: стабилизаторная камера способна работать в широком диапазоне скоростей набегающего потока, неуатиущенный попок о о о о о Турйупенптный о епее о л о о 'ауретныьго ~ пгенее --о о о Турб~пентный О О Еннй О 0 о 0 — нанни пюно уоедуха — — гнриенпгерии напела Фнг.
163. Схема обтекания стабилизатора двухфаз- ным потоком. При увеличении давления воздуха распыл улучшается, факел быстро сужается, испаренность увеличивается за счет улучшения распыла, поток горючего в следе форсунки растет, Поток воздуха растет медленнее потока горючего и концентрация горючего на оси форсунки при увеличении давления воздуха возрастает. При увеличении любого параметра, ведущего к обогащению смеси в следе форсунок, т. е.
при увеличении давления топливоподачи, температуры или летучести горючего и уменьшении высоты полета можно довести концентрацию смеси до верхнего предела воспламенения: произойдет богатый срыв, которому могут предшествовать концентрационные пульсации (см. гл. Н111, $ 12). Прн уменьшении давления топливоподачи, температуры и летучести горючего, а также при увеличении высоты полета можно довести концентрацию смеси до бедного срыва (срыва пламени бедной смеси), которому иногда предшествуют бедные концентрационные пульсации. Смесеобразование оказывает существенное влияние на работу камеры сгорания.
Прн обтекании стабилизаторов линии тока воздуха искривляются, Капли, обладающие гораздо более высокой плотностью, чем воздух, продолжают двигаться почти прямолинейно (фнг. 163), Чем больше 269 диаметр капель, тем меньше кривизна их траекторий по сравнению с кривизной линий тока воздуха. Поэтому только наиболее мелкие— микронные капли огибают стабилизатор, расположенный в следе форсунки, а более крупные капли ударяются о него, образуя на поверхности стабилизатора жидкую пленку. Стабилизатор обогащает двухфазную смесь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
